(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素が設けられた画素部と、
第１のシャッター及び第２のシャッターを有するメガネからなる遮光部と、
共通電位を出力する信号源と、
前記画素部における画像信号の書き込み、右目用の画像の表示、及び左目用の画像の表示に同期するように、前記第１のシャッター及び前記第２のシャッターの透過率と、前記信号源から出力される前記共通電位の高さとを制御する制御部と、を有し、
前記複数の画素は、
前記画素への前記画像信号の書き込みを制御するスイッチング用トランジスタと、
画素電極と、
前記共通電位の与えられる共通電極と、
前記画素電極と前記共通電極の間に設けられた電界発光層を有する発光素子と、
前記画像信号に従って前記画素電極の電位を制御する駆動用トランジスタと、を有し、
前記スイッチング用トランジスタまたは前記駆動用トランジスタは、
活性層にＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系の酸化物半導体を含み、
ソース・ドレイン間の電圧が１Ｖから１０Ｖにおいて、チャネル長１０μｍにした場合のチャネル幅あたりのオフ電流が１００ｚＡ／μｍ以下であり、
前記酸化物半導体は、水素濃度が５×１０１９／ｃｍ３以下であり、
前記酸化物半導体は、キャリア密度が１×１０１４／ｃｍ３未満であり、
前記酸化物半導体のバンドギャップは、２ｅＶ以上であることを特徴とする表示システム。
【請求項２】
請求項１において、
前記共通電極の電位を信号源によって、制御し、
書き込み期間中において、前記複数の画素の前記発光素子を全て消灯させ、
表示期間中において、前記複数の画素の前記発光素子を前記画像信号に従って点灯させることを特徴とする表示システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記第１のシャッター及び前記第２のシャッターは、液晶素子を用いていることを特徴とする表示システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
三次元画像の表示を行う表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
三次元画像に対応した表示装置の市場が拡大傾向にある。三次元画像の表示は、両眼で立体の対象物を見たときに生ずるであろう、両眼間の網膜像の差異（両眼視差）を表示装置において作為的に作り出すことで、行うことができる。上記両眼視差を利用した三次元画像用の表示装置は、各種の駆動方式が開発され、商品化されている。現在、市場において主流になっているのは、フレームシーケンシャル方式を用いた液晶表示装置である。
【０００３】
フレームシーケンシャル方式とは、画面において左目用の画像と右目用の画像を交互に表示し、それらをシャッター付きの眼鏡を通して見ることにより、使用者の目に三次元画像を認識させる駆動方式である。すなわち、表示装置が左目用の画像を表示しているとき、眼鏡は、左目に対応するシャッターの透過率を高め、上記画像を使用者の左目に送る。逆に、表示装置が右目用の画像を表示しているとき、眼鏡は、右目に対応するシャッターの透過率を高め、上記画像を使用者の右目に送る。よって、使用者は、左目で左目用の画像を見て、右目で右目用の画像を見ることになるため、三次元画像を認識することができる。
【０００４】
下記の特許文献１には、フレームシーケンシャル方式の液晶表示装置について開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−０３１５２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したフレームシーケンシャル方式の液晶表示装置では、画素部への画像信号の書き込みが行われている期間（書き込み期間）において、画素部に左目用の画像と右目用の画像が混在して表示される。上記書き込み期間において、眼鏡の右目用シャッター、或いは左目用シャッターのいずれかが光を透過すると、左目用の画像が右目に、或いは、右目用の画像が左目に映るクロストークと呼ばれる現象が生じ、三次元画像の認識ができなくなる。クロストークを防ぐために、書き込み期間では、眼鏡の右目用シャッターと左目用シャッターの両方において、光を非透過の状態にすることが有効である。
【０００７】
しかし、液晶は、印加される電圧が変化してから分子の配向の変化が収束するまでの応答時間が、一般的に十数ｍｓｅｃ程度であるのに対し、６０Ｈｚのフレーム周波数で液晶表示装置を駆動したときの１フレーム期間は、約１６．６ｍｓｅｃである。よって、１フレーム期間に占める書き込み期間の割合が大きい。そのため、クロストークを防止するために、書き込み期間において右目用シャッターと左目用シャッターの両方で光を非透過の状態にすると、眼鏡が画素部からの光を透過する時間が短くなり、表示される画像が暗くなる。或いは、バックライトの輝度を高くすることで表示される画像の明るさを確保できたとしても、消費電力が嵩んでしまう。
【０００８】
上述の課題に鑑み、本発明は、消費電力を抑えつつ、明るい画像の表示を行うことができる、三次元画像の表示装置の提案を、目的の一とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、液晶素子よりも応答速度の速いＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）などの発光素子を用いることで、書き込み期間を短くできると考えた。しかし、液晶素子を発光素子に単純に置き換えると、クロストークが起こりやすくなる。以下、その理由を述べる。
【００１０】
眼鏡のシャッターには、液晶素子などの、電流または電圧の供給による透過率の制御が可能な素子が用いられている。これらのシャッターでは、例えばノーマリーブラックの液晶素子の場合だと、電圧が印加されていないときの透過率が理想的には０％となる。しかし、実際には、光の波長によっては透過率が完全に０％にはならず、僅かな光がシャッターを透過することがある。そのため、左目用の画像と右目用の画像が画素部に混在して表示される書き込み期間において、左目用の画像が右目に、或いは、右目用の画像が左目に映ってしまうクロストークが僅かながらも生じてしまい、三次元画像の認識が妨げられる。
【００１１】
液晶素子が表示装置の画素部に用いられている場合は、書き込み期間においてシャッターを透過した僅かな光が使用者の目に届くのを防ぐために、バックライトを消灯すれば良い。しかし、発光素子は画像信号の書き込みにより輝度が制御される素子なので、発光素子が表示装置の画素部に用いられている場合、書き込み期間において左目用の画像と右目用の画像が画素部に混在して表示される。そのため、液晶素子の場合よりもクロストークが生じやすい。
【００１２】
また、眼鏡のシャッターに液晶素子を用いた場合、応答速度が遅いので、印加される電圧が変化してから透過率の変化が収束するまでに時間を要する。よって、クロストークを防止するためには、書き込み期間において、眼鏡のシャッターを非透過の状態にすると共に、左目用の画像と右目用の画像が画素部に混在して表示されないようにすることが重要である。
【００１３】
発光素子を用いる場合、発光素子を消灯させるような黒表示用の画像信号を画素部に書き込むことで、左目用の画像と右目用の画像が画素部において混在するのを防ぎ、クロストークの発生を抑えることが可能である。しかし、この駆動方法を用いる場合、画素部の全画素における黒表示用の画像信号の書き込みが終了してから、次に左目用或いは右目用の画像信号の書き込みが開始されるまでの期間において、眼鏡のシャッターの透過率を左右で切り換える必要がある。また、黒表示用の画像信号の書き込み期間は、通常の画像信号の書き込み期間と同じ長さを要する。したがって、上記駆動方法を用いる場合、任意の一画素に着目すると、上記シャッターの切り換えに要する期間と、黒表示用の画像信号の書き込み期間の両期間において、発光素子が消灯になる。そのため、発光素子の点灯期間の１フレーム期間に占める割合、すなわち、表示期間の１フレーム期間に占める割合であるデューティ比が低くなり、本発明の課題の一つである、消費電力を抑えつつ明るい画像の表示を行う表示装置を実現することが難しい。
【００１４】
そこで、本発明の一態様では、発光素子が有する共通電極の電位を、信号源によって制御する。具体的には、画像信号の書き込みを行う書き込み期間と、画像の表示を行う表示期間とで、共通電極の電位を切り換える。なお、発光素子は、画像信号によってその電位が制御される画素電極と、電場を加えることで発生するルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）が得られる電界発光材料を含む電界発光層と、共通電極とが重なり合うことで形成される素子である。よって、上述したように、信号源を用いて共通電極の電位を切り換えることで、書き込み期間においては全ての画素の発光素子を強制的に消灯させ、表示期間においては全ての画素の発光素子を画像信号に従って点灯させることができる。
【００１５】
上記構成により、従来のように発光素子を消灯させるために、黒表示用の画像信号の画素への書き込みを行う必要がなくなる。すなわち、画像信号とは異なる系統の信号を用いて全画素の発光素子を一斉に消灯させることができるので、画像信号の書き込み期間において発光素子を消灯させておくことができる。
【００１６】
具体的に、本発明の一態様に係る表示装置は、複数の画素が設けられた画素部と、第１のシャッター及び第２のシャッターを有する遮光部と、共通電位を出力する信号源と、画素部における画像信号の書き込み、右目用の画像の表示、或いは左目用の画像の表示に同期するように、第１のシャッター及び第２のシャッターの透過率と、信号源から出力される共通電位の高さとを制御する制御部と、を有する。そして、複数の画素は、画素への画像信号の書き込みを制御するスイッチング用トランジスタと、画素電極、共通電位の与えられる共通電極、及び画素電極と共通電極の間に設けられた電界発光層を有する発光素子と、画像信号に従って画素電極の電位を制御する駆動用トランジスタと、を有する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の一態様では、発光素子を用いることで、１フレーム期間に占める書き込み期間の割合を小さくすることができる。そして、信号源を用いて発光素子が有する共通電極の電位を制御することで、右目用或いは左目用の画像信号の書き込み期間において、画素部の発光素子を全て消灯させることができる。さらに、シャッターの透過率を左右で切り換えることを、上記書き込み期間において行うことができる。従って、クロストークの発生を抑えつつ、表示期間の１フレーム期間に占める割合であるデューティ比を、従来の表示装置よりも高めることができる。従って、消費電力を抑えつつ、明るい画像の表示を行うことができる表示装置を実現させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】表示装置の構成を示すブロック図。
【図２】画素の回路図。
【図３】表示装置の動作を示すタイミングチャート。
【図４】液晶表示装置の動作を示すタイミングチャート。
【図５】比較例の表示装置の動作を示すタイミングチャート。
【図６】画素部と、遮光部と、使用者の左目及び右目の位置関係を示す図。
【図７】画素部の具体的な回路図の一例を示す図。
【図８】画像表示部のブロック図。
【図９】画像表示部のブロック図。
【図１０】画素の断面構造を示す図。
【図１１】トランジスタの断面構造を示す図。
【図１２】電子機器の図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。したがって、本発明は、以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００２０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の一態様に係る表示装置の構成例を示すブロック図である。表示装置１００は、画像の表示を行う画像表示部１０１と、光の透過率を変化させることができる複数のシャッターを有する遮光部１０２と、制御部１０３とを有する。
【００２１】
画像表示部１０１は画素部１０４に複数の画素１０５を有する。画素１０５は、画素１０５への画像信号の入力を制御するスイッチング用トランジスタ１０６と、画素電極、共通電極、及び画素電極と共通電極の間に設けられた電界発光層を有する発光素子１０７と、画像信号に従って発光素子１０７が有する画素電極の電位を制御する駆動用トランジスタ１０８と、を有する。
【００２２】
また、画像表示部１０１は信号源１０９を有しており、信号源１０９から出力されるパルスを有する信号は、画素部１０４に供給される。なお、図１では、画像表示部１０１が信号源１０９を有する構成を示しているが、信号源１０９は画像表示部１０１から独立して表示装置１００に設けられていても良い。
【００２３】
発光素子１０７は、電流または電圧によって輝度が制御される素子をその範疇に含んでいる。例えば、ＯＬＥＤ素子などを、発光素子１０７として用いることができる。ＯＬＥＤ素子は、電界発光層と、陽極と、陰極とを少なくとも有している。陽極と陰極は、いずれか一方が画素電極として機能し、他方が共通電極として機能する。電界発光層は陽極と陰極の間に設けられており、単層または複数の層で構成されている。これらの層の中に無機化合物を含んでいる場合もある。電界発光層におけるルミネッセンスには、一重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（蛍光）と三重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（リン光）とが含まれる。
【００２４】
発光素子１０７の画素電極は、画素１０５に入力される画像信号に従ってその電位が制御される。また、発光素子１０７の輝度は、画素電極と共通電極間の電位差によって定まる。そして、画素部１０４が有する複数の画素１０５のそれぞれにおいて、発光素子１０７の輝度が画像信号に従って調整されることで、画素部１０４に画像が表示される。そして、左目用の画像情報を含む画像信号と、右目用の画像情報を含む画像信号とを交互に画素部１０４に書き込むことで、左目用の画像（Ｌ画像）と右目用の画像（Ｒ画像）とを画素部１０４において交互に表示することができる。
【００２５】
また、図１では、遮光部１０２が左目用シャッター１１０と右目用シャッター１１１の二つのシャッターを有している場合を例示している。左目用シャッター１１０は、その透過率を変化させることで、使用者の左目に入射する光量を制限することができる。右目用シャッター１１１は、その透過率を変化させることで、使用者の右目に入射する光量を制限することができる。
【００２６】
シャッターは、液晶素子などの、電流または電圧の供給による透過率の制御が可能な素子を用いて構成することができる。なお、左目用シャッター１１０と右目用シャッター１１１は、互いに独立した液晶パネルをそれぞれ有していても良いが、一の液晶パネルを共有していても良い。後者の場合、上記液晶パネルのうち、左目用シャッター１１０として用いる領域と、右目用シャッター１１１として用いる領域とで、別個に透過率の制御を行えばよい。
【００２７】
なお、本明細書においてパネルとは、液晶素子や発光素子などの表示素子が形成された基板を意味し、該基板にコントローラを含むＩＣ等を実装した状態にあるモジュールも、その範疇に含む。
【００２８】
制御部１０３は、画素部１０４における画像の表示と、遮光部１０２が有する複数のシャッターにおける透過率の変化と、信号源１０９から出力される信号の電位の変化とを同期させる。
【００２９】
具体的に、制御部１０３は、画素部１０４にＬ画像が表示されている表示期間において、左目用シャッター１１０の透過率を高くして、右目用シャッター１１１の透過率を低く、理想的には０％にするように、画素部１０４の動作と遮光部１０２の動作とを同期させる。また、画素部１０４にＲ画像が表示されている表示期間において、左目用シャッター１１０の透過率を低く、理想的には０％にして、右目用シャッター１１１の透過率を高くするように、画素部１０４の動作と遮光部１０２の動作とを同期させる。さらに、画素部１０４にＬ画像、或いはＲ画像の画像信号の書き込みが行われる書き込み期間においては、左目用シャッター１１０及び右目用シャッター１１１の透過率を低く、理想的には０％にして、画素部１０４の動作と遮光部１０２の動作とを同期させる。
【００３０】
また、具体的に、制御部１０３は、信号源１０９から出力される信号の電位が、上記表示期間と上記書き込み期間とで切り替わるように、画素部１０４の動作と信号源１０９の動作とを同期させる。より詳細に説明すると、表示期間において駆動用トランジスタ１０８がオンのときに、発光素子１０７が発光する程度に大きい順方向バイアスの電圧が、画素電極と共通電極の間に印加されるように、信号源１０９は共通電極の電位を制御する。また、書き込み期間において、駆動用トランジスタ１０８がオンのときに、発光素子１０７が発光しない程度に小さい順方向バイアスの電圧、ゼロバイアス、或いは逆方向バイアスの電圧が、画素電極と共通電極の間に印加されるように、信号源１０９は共通電極の電位を制御する。
【００３１】
発光素子１０７が発光しない程度に小さい順方向バイアスの電圧の値は、発光素子１０７の閾値電圧によって定めることができる。
【００３２】
制御部１０３によって、上述したように、画素部１０４と遮光部１０２の動作が同期することで、使用者の左目にＬ画像が映り、次いで、右目にＲ画像が映るという動作を交互に行うことができる。上記構成により、使用者はＬ画像とＲ画像により構成される三次元画像を認識することができる。また、制御部１０３によって、上述したように、画素部１０４と信号源１０９の動作が同期することで、書き込み期間においてＬ画像とＲ画像とが混在した画像が画素部１０４に表示されないようにし、使用者の目に上記画像が映るのを確実に防ぐことができる。
【００３３】
次いで、画素１０５が有する、スイッチング用トランジスタ１０６、発光素子１０７、駆動用トランジスタ１０８の接続構成について説明する。
【００３４】
なお、本明細書において接続とは電気的な接続を意味しており、電流、電圧又は電位が、供給可能、或いは伝送可能な状態に相当する。従って、接続している状態とは、直接接続している状態を必ずしも指すわけではなく、電流、電圧又は電位が、供給可能、或いは伝送可能であるように、配線、導電膜、抵抗、ダイオード、トランジスタなどの素子を介して間接的に接続している状態も、その範疇に含む。
【００３５】
また、回路図上は独立している構成要素どうしが接続されている場合であっても、実際には、例えば配線の一部が電極として機能する場合など、一の導電膜が、複数の構成要素の機能を併せ持っている場合もある。本明細書において接続とは、このような、一の導電膜が、複数の構成要素の機能を併せ持っている場合も、その範疇に含める。
【００３６】
また、トランジスタが有するソース電極とドレイン電極は、トランジスタの極性及び各電極に与えられる電位の高低によって、その呼び方が入れ替わる。一般的に、ｎチャネル型トランジスタでは、低い電位が与えられる電極がソース電極と呼ばれ、高い電位が与えられる電極がドレイン電極と呼ばれる。また、ｐチャネル型トランジスタでは、低い電位が与えられる電極がドレイン電極と呼ばれ、高い電位が与えられる電極がソース電極と呼ばれる。以下、ソース電極とドレイン電極のいずれか一方を第１端子、他方を第２端子とし、説明を行う。
【００３７】
スイッチング用トランジスタ１０６は、その第１端子に画像信号の電位が与えられ、その第２端子に駆動用トランジスタ１０８のゲート電極が接続される。駆動用トランジスタ１０８は、その第１端子に電源電位が与えられ、その第２端子が発光素子１０７に接続される。発光素子１０７は、画素電極と、共通電極と、画素電極と共通電極の間の電界発光層とを有しており、具体的に、駆動用トランジスタ１０８の第２端子は、発光素子１０７の画素電極に接続される。発光素子１０７の共通電極には、信号源１０９により共通電位が与えられる。
【００３８】
電源電位と共通電位は、書き込み期間においてほぼ同電位か、電位差を有している。上記電位差は、駆動用トランジスタ１０８がオンのときに、発光素子１０７の画素電極と共通電極の間に、発光素子１０７が発光しない程度に小さい順方向バイアスの電圧、或いは逆方向バイアスの電圧が印加されるような電位差である。また、電源電位と共通電位は、表示期間において電位差を有している。上記電位差は、駆動用トランジスタ１０８がオンのときに、発光素子１０７の画素電極と共通電極の間に、発光素子１０７が発光する程度に大きい順方向バイアスの電圧が印加されるような電位差である。
【００３９】
なお、スイッチング用トランジスタ１０６、駆動用トランジスタ１０８は、ｎチャネル型とｐチャネル型のどちらでも良い。
【００４０】
また、図１では、画素１０５に保持容量が設けられていない場合を例示しているが、画像信号の電位を保持するための保持容量を、駆動用トランジスタ１０８のゲート電極に接続しておいても良い。
【００４１】
また、スイッチング用トランジスタ１０６、駆動用トランジスタ１０８は、酸化物半導体などのワイドギャップ半導体を活性層に有していても良いし、非晶質、微結晶、多結晶又は単結晶である、シリコン又はゲルマニウムなどの半導体が用いられていても良い。
【００４２】
酸化物半導体は、シリコンよりもバンドギャップが広く、真性キャリア密度がシリコンよりも低いため、酸化物半導体をトランジスタの活性層に用いることで、通常のシリコンやゲルマニウムなどの半導体を活性層に有するトランジスタに比べて、オフ電流が極めて低いトランジスタを実現することができる。
【００４３】
なお、電子供与体（ドナー）となる水分又は水素などの不純物が低減され、なおかつ酸素欠損が低減されることで高純度化された酸化物半導体（ｐｕｒｉｆｉｅｄ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）は、ｉ型（真性半導体）又はｉ型に限りなく近い。そのため、上記酸化物半導体を用いたトランジスタは、オフ電流が著しく低いという特性を有する。具体的に、高純度化された酸化物半導体は、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｉｏｎ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）による水素濃度の測定値が、５×１０１９／ｃｍ３以下、好ましくは５×１０１８／ｃｍ３以下、より好ましくは５×１０１７／ｃｍ３以下、更に好ましくは１×１０１６／ｃｍ３以下とする。また、ホール効果測定により測定できる酸化物半導体膜のキャリア密度は、１×１０１４／ｃｍ３未満、好ましくは１×１０１２／ｃｍ３未満、更に好ましくは１×１０１１／ｃｍ３未満とする。また、酸化物半導体のバンドギャップは、２ｅＶ以上、好ましくは２．５ｅＶ以上、より好ましくは３ｅＶ以上である。水分又は水素などの不純物濃度が十分に低減され、なおかつ酸素欠損が低減されることで高純度化された酸化物半導体膜を用いることにより、トランジスタのオフ電流を下げることができる。
【００４４】
ここで、酸化物半導体膜中の、水素濃度の分析について触れておく。半導体膜中の水素濃度測定は、ＳＩＭＳで行う。ＳＩＭＳは、その原理上、試料表面近傍や、材質が異なる膜との積層界面近傍のデータを正確に得ることが困難であることが知られている。そこで、膜中における水素濃度の厚さ方向の分布をＳＩＭＳで分析する場合、対象となる膜が存在する範囲において、値に極端な変動がなく、ほぼ一定の値が得られる領域における平均値を、水素濃度として採用する。また、測定の対象となる膜の厚さが小さい場合、隣接する膜内の水素濃度の影響を受けて、ほぼ一定の値が得られる領域を見いだせない場合がある。この場合、当該膜が存在する領域における、水素濃度の極大値又は極小値を、当該膜中の水素濃度として採用する。更に、当該膜が存在する領域において、極大値を有する山型のピーク、極小値を有する谷型のピークが存在しない場合、変曲点の値を水素濃度として採用する。
【００４５】
具体的に、高純度化された酸化物半導体膜を活性層として用いたトランジスタのオフ電流が低いことは、いろいろな実験により証明できる。例えば、チャネル幅が１×１０６μｍでチャネル長が１０μｍの素子であっても、ソース電極とドレイン電極間の電圧（ドレイン電圧）が１Ｖから１０Ｖの範囲において、オフ電流が、半導体パラメータアナライザの測定限界以下、すなわち１×１０−１３Ａ以下という特性を得ることができる。この場合、オフ電流をトランジスタのチャネル幅で除した数値に相当するオフ電流密度は、１００ｚＡ／μｍ以下であることが分かる。また、容量素子とトランジスタとを接続して、容量素子に流入又は容量素子から流出する電荷を当該トランジスタで制御する回路を用いて、オフ電流密度の測定を行った。当該測定では、上記トランジスタに高純度化された酸化物半導体膜をチャネル形成領域に用い、容量素子の単位時間あたりの電荷量の推移から当該トランジスタのオフ電流密度を測定した。その結果、トランジスタのソース電極とドレイン電極間の電圧が３Ｖの場合に、数十ｙＡ／μｍという、更に低いオフ電流密度が得られることが分かった。従って、高純度化された酸化物半導体膜を活性層として用いたトランジスタは、そのオフ電流密度を、ソース電極とドレイン電極間の電圧によっては、１００ｙＡ／μｍ以下、好ましくは１０ｙＡ／μｍ以下、更に好ましくは１ｙＡ／μｍ以下にすることができる。従って、高純度化された酸化物半導体膜を活性層として用いたトランジスタは、オフ電流が、結晶性を有するシリコンを用いたトランジスタに比べて著しく低い。
【００４６】
なお、酸化物半導体として、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、二元系金属の酸化物であるＩｎ−Ｚｎ系酸化物、Ｓｎ−Ｚｎ系酸化物、Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ｚｎ−Ｍｇ系酸化物、Ｓｎ−Ｍｇ系酸化物、Ｉｎ−Ｍｇ系酸化物、Ｉｎ−Ｇａ系酸化物、三元系金属の酸化物であるＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物（ＩＧＺＯとも表記する）、Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系酸化物、Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｓｎ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｌａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｃｅ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｐｒ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｎｄ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｍ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｅｕ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｇｄ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｔｂ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｄｙ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｏ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｅｒ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｔｍ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｙｂ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｌｕ−Ｚｎ系酸化物、四元系金属の酸化物であるＩｎ−Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｈｆ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物を用いることができる。また、上記酸化物半導体は、珪素を含んでいてもよい。
【００４７】
なお、例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物とは、ＩｎとＧａとＺｎを含む酸化物という意味であり、ＩｎとＧａとＺｎの比率は問わない。また、ＩｎとＧａとＺｎ以外の金属元素を含んでいてもよい。Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物は、無電界時の抵抗が十分に高くオフ電流を十分に小さくすることが可能であり、また、移動度も高いため、表示装置に用いる半導体材料としては好適である。
【００４８】
或いは、酸化物半導体は、化学式ＩｎＭＯ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＞０）で表記される材料を用いてもよい。Ｍは、Ｇａ、Ａｌ、ＭｎおよびＣｏから選ばれた一または複数の金属元素を示す。例えば、Ｍとして、Ｇａ、Ｇａ及びＡｌ、Ｇａ及びＦｅ、Ｇａ及びＮｉ、Ｇａ及びＭｎ、Ｇａ及びＣｏなどを適用することができる。また、酸化物半導体として、Ｉｎ３ＳｎＯ５（ＺｎＯ）ｎ（ｎ＞０、且つ、ｎは整数）で表記される材料を用いてもよい。なお、上述の組成は結晶構造から導き出されるものであり、あくまでも一例に過ぎないことを付記する。
【００４９】
なお、特に断りがない限り、本明細書でオフ電流とは、ｎチャネル型トランジスタにおいては、ドレイン電極をソース電極とゲート電極よりも高い電位とした状態において、ソース電極の電位を基準としたときのゲート電極の電位が０以下であるときに、ソース電極とドレイン電極の間に流れる電流のことを意味する。或いは、本明細書でオフ電流とは、ｐチャネル型トランジスタにおいては、ドレイン電極をソース電極とゲート電極よりも低い電位とした状態において、ソース電極の電位を基準としたときのゲート電極の電位が０以上であるときに、ソース電極とドレイン電極の間に流れる電流のことを意味する。
【００５０】
スイッチング用トランジスタ１０６の活性層に酸化物半導体を用いることで、当該トランジスタのオフ電流を低減させることができる。スイッチング用トランジスタ１０６のオフ電流が低減すると、駆動用トランジスタ１０８のゲート電極からリークする電荷量を低減させることができる。よって、画像信号の電位を保持するための保持容量を小さくする、さらには保持容量をなくすようにしても、画像信号の電位を保持することができるため、発光素子１０７の画素電極側から光を取り出す場合において開口率を高め、光の取り出し効率を高めることができる。
【００５１】
また、シリコンよりもバンドギャップが広く、真性キャリア密度がシリコンよりも低い半導体材料の一例として、酸化物半導体の他に、炭化シリコン（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）などの化合物半導体を挙げることができる。酸化物半導体は、炭化シリコンや窒化ガリウムなどの化合物半導体とは異なり、スパッタリング法や湿式法により作製可能であり、量産性に優れるといった利点がある。また、炭化シリコンまたは窒化ガリウムとは異なり、酸化物半導体は室温でも成膜が可能なため、ガラス基板上への成膜、或いはシリコンを用いた集積回路上への成膜が可能である。よって、上述した炭化シリコンや窒化ガリウムなどよりも、酸化物半導体は特に量産性が高いというメリットを有する。また、トランジスタの性能（例えば電界効果移動度）を向上させるために結晶性の酸化物半導体を得ようとする場合でも、２５０℃から８００℃の熱処理によって容易に結晶性の酸化物半導体を得ることができる。
【００５２】
また、酸化物半導体は、アモルファスシリコンよりも高い移動度を有しており、多結晶シリコンや微結晶シリコンとは異なり、第６世代以上の大型基板への対応が可能である。
【００５３】
なお、スイッチング用トランジスタ１０６は線形領域で動作するため、スイッチング素子として機能する。よって、スイッチング用トランジスタ１０６は単数とは限らず、並列或いは直列に接続された複数のスイッチング用トランジスタ１０６を画素１０５に用いていても良い。
【００５４】
なお、本明細書において、トランジスタが直列に接続されている状態とは、例えば、第１のトランジスタの第１端子と第２端子のいずれか一方のみが、第２のトランジスタの第１端子と第２端子のいずれか一方のみに接続されている状態を意味する。また、トランジスタが並列に接続されている状態とは、第１のトランジスタの第１端子が第２のトランジスタの第１端子に接続され、第１のトランジスタの第２端子が第２のトランジスタの第２端子に接続されている状態を意味する。
【００５５】
また、スイッチング用トランジスタ１０６、駆動用トランジスタ１０８は、活性層の片側にだけ存在するゲート電極を少なくとも有していれば良いが、活性層を間に挟んで存在する一対のゲート電極を有していても良い。また、スイッチング用トランジスタ１０６、駆動用トランジスタ１０８は、単数のゲート電極と単数のチャネル形成領域を有するシングルゲート構造であっても良いし、電気的に接続された複数のゲート電極を有することで、チャネル形成領域を複数有する、マルチゲート構造であっても良い。
【００５６】
次いで、上記画素１０５の動作について、図２を用いて説明する。図２の回路図は、スイッチング素子として機能するスイッチング用トランジスタ１０６を、スイッチとして示している。
【００５７】
図２（Ａ）は、書き込み時における画素１０５の動作を模式的に示している。画像信号の書き込みを行うとき、画素１０５では、スイッチング用トランジスタ１０６がオンになる。よって、破線の矢印で示すように、画像信号の電位は、スイッチング用トランジスタ１０６を介して駆動用トランジスタ１０８のゲート電極に与えられる。駆動用トランジスタ１０８は、ソース電極の電位を基準としたときのソース電極の電位とゲート電極の電位の差（ゲート電圧）に従って、そのソース電極とドレイン電極間の抵抗値が定まる。
【００５８】
また、画像信号の書き込みを行うとき、発光素子１０７の共通電極には、電源電位とほぼ同じ電位、或いは、電源電位とは異なる高さの共通電位が信号源１０９から与えられている。具体的には、上記共通電位を第１の共通電位とすると、電源電位と第１の共通電位との電位差は、駆動用トランジスタ１０８がオンのときに、発光素子１０７の画素電極と共通電極の間に、発光素子１０７が発光しない程度に小さい順方向バイアスの電圧、或いは逆方向バイアスの電圧が印加されるような電位差である。よって、例えば、画素電極が陽極、共通電極が陰極である場合、第１の共通電位は電源電位より若干低いか、電源電位と同じか、電源電位より高くなる。逆に、例えば、画素電極が陰極、共通電極が陽極である場合、第１の共通電位は電源電位より若干高いか、電源電位と同じか、電源電位より低くなる。
【００５９】
よって、画像信号の書き込みを行うとき、画像信号の電位に関わらず、発光素子１０７は消灯の状態になっている。画像信号の書き込みが終了すると、スイッチング用トランジスタ１０６はオフになる。
【００６０】
次いで、書き込まれた画像信号に従って画像の表示が行われる。図２（Ｂ）は、表示期間における画素１０５の動作を模式的に示している。画像の表示を行うとき、画素１０５では、スイッチング用トランジスタ１０６がオフである。スイッチング用トランジスタ１０６がオフなので、駆動用トランジスタ１０８のゲート電極に与えられた画像信号の電位は、保持されている。
【００６１】
そして、画像の表示が行われるとき、発光素子１０７の共通電極には、電源電位と異なる高さの共通電位が信号源１０９から与えられている。具体的には、上記共通電位を第２の共通電位とすると、電源電位と第２の共通電位との電位差は、駆動用トランジスタ１０８がオンのときに、発光素子１０７の画素電極と共通電極の間に、発光素子１０７が発光する程度に大きい順方向バイアスの電圧が印加されるような電位差である。よって、例えば、画素電極が陽極、共通電極が陰極である場合、第２の共通電位は電源電位より低くなる。逆に、例えば、画素電極が陰極、共通電極が陽極である場合、第２の共通電位は電源電位より高くなる。
【００６２】
よって、破線の矢印で示すように、発光素子１０７に電流が供給される。発光素子１０７に供給される上記電流は、駆動用トランジスタ１０８のソース電極とドレイン電極間の抵抗値に従ってその値が定まる。また、発光素子１０７の輝度は、上記電流の値によって定まる。したがって、発光素子１０７は、画像信号の電位に従ってその輝度が定まる。
【００６３】
上記書き込みの動作は、１ラインの画素ごとに行われる。１ラインの画素とは、スイッチング用トランジスタ１０６のゲート電極が互いに接続されている画素群を意味する。１ラインの画素ごとに画像信号の書き込みを行い、画素部１０４の全ての画素１０５に画像信号を書き込むのに要する期間が、書き込み期間に相当する。そして、表示の動作は全ての画素において一斉に行われる。
【００６４】
次いで、本発明の一態様に係る表示装置の、画像表示部１０１における画素部１０４の動作と、遮光部１０２における左目用シャッター１１０及び右目用シャッター１１１の動作との同期の取り方について説明する。
【００６５】
図３に、画素部１０４における発光素子１０７の動作と、共通電位と、左目用シャッター１１０及び右目用シャッター１１１の動作を、一例としてタイミングチャートで示す。なお、図３では、画素電極が陽極、共通電極が陰極である場合の共通電位を示している。
【００６６】
まず、Ｒ画像用の画像信号の書き込み期間（Ｒ書き込み期間）が開始されると、画素部１０４では１ラインごとに画像信号の画素１０５への書き込みが行われる。そして、上記Ｒ書き込み期間では、共通電位が第１の共通電位、すなわちハイレベルになり、全ての画素１０５において発光素子１０７は消灯する。
【００６７】
また、上記Ｒ書き込み期間では、左目用シャッター１１０及び右目用シャッター１１１の透過率が低下し、非透過の状態になる。
【００６８】
次いで、Ｒ画像の表示期間（Ｒ表示期間）が開始される。Ｒ表示期間では、共通電位が第２の共通電位、すなわちローレベルになる。よって、画素１０５に書き込まれたＲ画像用の画像信号に従って、発光素子１０７が点灯し、Ｒ画像の表示（Ｒ表示）が行われる。
【００６９】
また、上記Ｒ表示期間では、右目用シャッター１１１の透過率が高くなり、透過の状態になる。一方、左目用シャッター１１０の透過率は低下したままであり、非透過の状態にある。よって、画素部１０４からの光は右目用シャッター１１１を通るため、画素部１０４に表示されたＲ画像は、使用者の右目に選択的に映る。
【００７０】
図６（Ａ）に、画像表示部１０１が有する画素部１０４と、遮光部１０２と、使用者の左目１１２及び右目１１３の位置関係を示す。画素部１０４から使用者の左目１１２への光の経路上に、左目用シャッター１１０が配置されている。また、画素部１０４から使用者の右目１１３への光の経路上に、右目用シャッター１１１が配置されている。
【００７１】
また、図６（Ａ）では、Ｒ表示期間における表示装置の様子を示している。図６（Ａ）において、右目用シャッター１１１は透過の状態にあり、左目用シャッター１１０は非透過の状態にある。よって、破線で示すように、画素部１０４からの光は、左目用シャッター１１０を通過せずに、右目用シャッター１１１を通って右目１１３に入射する。そのため、使用者は、画素部１０４に表示されているＲ画像を右目１１３で見ることとなる。
【００７２】
次いで、Ｌ画像用の画像信号の書き込み期間（Ｌ書き込み期間）が開始されると、画素部１０４では１ラインごとに画像信号の画素１０５への書き込みが行われる。そして、上記Ｌ書き込み期間では、共通電位が第１の共通電位、すなわちハイレベルになり、全ての画素１０５において発光素子１０７は消灯する。
【００７３】
また、上記Ｌ書き込み期間では、左目用シャッター１１０及び右目用シャッター１１１の透過率が低下し、非透過の状態になる。
【００７４】
図６（Ｂ）に、Ｌ書き込み期間における表示装置の様子を示す。図６（Ｂ）において、左目用シャッター１１０及び右目用シャッター１１１は非透過の状態にある。よって、画素部１０４から使用者の左目１１２及び右目１１３への光の経路は、左目用シャッター１１０及び右目用シャッター１１１によって遮断されている。また、Ｌ書き込み期間では、画素部１０４の発光素子が全て消灯している。よって、左目用シャッター１１０及び右目用シャッター１１１の透過率が完全に０％ではなくとも、使用者の左目１１２及び右目１１３にＬ画像とＲ画像が混在して表示された画像が映ることはない。
【００７５】
次いで、Ｌ画像の表示期間（Ｌ表示期間）が開始される。Ｌ表示期間では、共通電位が第２の共通電位、すなわちローレベルになる。よって、画素１０５に書き込まれたＬ画像用の画像信号に従って、発光素子１０７が点灯し、Ｌ画像の表示（Ｌ表示）が行われる。
【００７６】
また、上記Ｌ表示期間では、左目用シャッター１１０の透過率が高くなり、透過の状態になる。一方、右目用シャッター１１１の透過率は低下したままであり、非透過の状態にある。よって、画素部１０４からの光は左目用シャッター１１０を通るため、画素部１０４に表示されたＬ画像は、使用者の左目に選択的に映る。
【００７７】
図６（Ｃ）に、Ｌ表示期間における表示装置の様子を示す。図６（Ｃ）において、左目用シャッター１１０は透過の状態にあり、右目用シャッター１１１は非透過の状態にある。よって、破線で示すように、画素部１０４からの光は、右目用シャッター１１１を通過せずに、左目用シャッター１１０を通って左目１１２に入射する。そのため、使用者は、画素部１０４に表示されているＬ画像を左目１１２で見ることとなる。
【００７８】
なお、表示期間における発光素子の点灯は、画像信号の電位によってその輝度が制御されている。よって、図３では、Ｒ表示期間とＬ表示期間において発光素子が点灯している場合を例に挙げているが、画像信号によっては、一部の発光素子、或いは全ての発光素子が消灯している場合もあり得る。
【００７９】
上記動作により、使用者は、Ｌ画像とＲ画像により構成される三次元画像を認識することができる。
【００８０】
なお、Ｌ画像とＲ画像の表示を行う期間、すなわち、Ｒ書き込み期間、Ｒ表示期間、Ｌ書き込み期間、Ｌ表示期間を合わせた期間が１フレーム期間に相当する。よって、例えば、６０Ｈｚのフレーム周波数で画素部を駆動させたとすると、１フレーム期間は約１６．６ｍｓｅｃとなる。そして、Ｒ書き込み期間とＲ表示期間を合わせた期間、或いは、Ｌ書き込み期間とＬ表示期間を合わせた期間を、サブフレーム期間とすると、上記サブフレーム期間は約８．３ｍｓｅｃとなる。
【００８１】
次いで、液晶表示装置の動作例を挙げて、本発明の一態様に係る表示装置との対比を行う。図４に、液晶表示装置の画素部における液晶素子の動作と、バックライトの動作と、左目用シャッター及び右目用シャッターの動作を、一例としてタイミングチャートで示す。
【００８２】
液晶表示装置の場合、まず、Ｒ画像用の画像信号の書き込み期間（Ｒ書き込み期間）が開始されると、画素部では１ラインごとに画像信号の画素への書き込みが行われる。そして、画素に書き込まれたＲ画像用の画像信号に従って、液晶素子はその透過率が制御される。しかし、上記Ｒ書き込み期間では、バックライトは消灯しているため、Ｒ画像の表示は行われない。
【００８３】
また、上記Ｒ書き込み期間では、左目用シャッター及び右目用シャッターの透過率が低下し、非透過の状態になる。
【００８４】
次いで、Ｒ画像の表示期間（Ｒ表示期間）が開始される。Ｒ表示期間では、バックライトが点灯する。液晶素子は、Ｒ画像用の画像信号に従ってその透過率が制御された状態である。よって、バックライトの点灯により、画素部においてＲ画像の表示が行われる。
【００８５】
また、上記Ｒ表示期間では、右目用シャッターの透過率が高くなり、透過の状態になる。一方、左目用シャッターの透過率は低下したままであり、非透過の状態にある。よって、画素部からの光は右目用シャッターを通るため、画素部に表示されたＲ画像は、使用者の右目に選択的に映る。
【００８６】
次いで、Ｌ画像用の画像信号の書き込み期間（Ｌ書き込み期間）が開始されると、画素部では１ラインごとに画像信号の画素への書き込みが行われる。そして、画素に書き込まれたＬ画像用の画像信号に従って、液晶素子はその透過率が制御される。しかし、上記Ｌ書き込み期間では、バックライトは消灯しているため、Ｌ画像の表示は行われない。
【００８７】
また、上記Ｌ書き込み期間では、左目用シャッター及び右目用シャッターの透過率が低下し、非透過の状態になる。
【００８８】
次いで、Ｌ画像の表示期間（Ｌ表示期間）が開始される。Ｌ表示期間では、バックライトが点灯する。液晶素子は、Ｌ画像用の画像信号に従ってその透過率が制御された状態である。よって、バックライトの点灯により、画素部においてＬ画像の表示が行われる。
【００８９】
また、上記Ｌ表示期間では、左目用シャッターの透過率が高くなり、透過の状態になる。一方、右目用シャッターの透過率は低下したままであり、非透過の状態にある。よって、画素部からの光は左目用シャッターを通るため、画素部に表示されたＬ画像は、使用者の左目に選択的に映る。
【００９０】
上記動作により、使用者は、Ｌ画像とＲ画像により構成される三次元画像を認識することができる。
【００９１】
上記液晶表示装置の場合においても、Ｌ画像とＲ画像の表示を行う期間、すなわち、Ｒ書き込み期間、Ｒ表示期間、Ｌ書き込み期間、Ｌ表示期間を合わせた期間が１フレーム期間に相当する。よって、例えば、６０Ｈｚのフレーム周波数で画素部を駆動させたとすると、１フレーム期間は約１６．６ｍｓｅｃとなる。そして、Ｒ書き込み期間とＲ表示期間を合わせた期間、或いは、Ｌ書き込み期間とＬ表示期間を合わせた期間を、サブフレーム期間とすると、上記サブフレーム期間は約８．３ｍｓｅｃとなる。
【００９２】
液晶表示装置の場合、画素が有する液晶素子の応答速度が発光素子よりも遅いため、Ｒ書き込み期間とＬ書き込み期間を、図３に示した表示装置の場合よりも長く確保する必要がある。従って、サブフレーム期間の長さが同じであれば、本発明の一態様に係る表示装置の場合、液晶表示装置の場合に比べて、Ｒ表示期間とＬ表示期間が長くなって、デューティ比が高くなるため、消費電力を抑えつつ明るい画像を表示することができると言える。
【００９３】
次いで、発光素子を画素に用いている点において本発明の一態様に係る表示装置と同じであるが、共通電極の電位が固定である点において本発明の一態様に係る表示装置と異なる対比例の表示装置の動作例を挙げて、本発明の一態様に係る表示装置との対比を行う。
【００９４】
図５に、対比例である表示装置の、画素部における発光素子の動作と、左目用シャッター及び右目用シャッターの動作を、一例としてタイミングチャートで示す。
【００９５】
対比例の表示装置の場合、まず、Ｒ画像用の画像信号の書き込み期間（Ｒ書き込み期間）が開始されると、画素部では１ラインごとに画像信号の画素への書き込みが行われる。そして、画素に書き込まれたＲ画像用の画像信号に従って、発光素子は点灯し、画素部においてＲ画像の表示（Ｒ表示）が行われる。すなわち、画像信号の画素への書き込みが行われると同時に、画像の表示も行われるため、Ｒ書き込み期間はＲ表示期間の一部であると言える。図５では、Ｒ書き込み期間とＲ表示期間とが一致する場合を例示している。
【００９６】
次いで、対比例の表示装置の場合、発光素子を消灯させるような黒表示用の画像信号の書き込み期間（Ｂ書き込み期間）が開始される。Ｂ書き込み期間が開始されると、画素部では１ラインごとに黒表示用の画像信号の画素への書き込みが行われる。そして、画素に書き込まれた黒表示用の画像信号に従って、発光素子は消灯する。
【００９７】
そして、上記Ｒ書き込み期間及びＢ書き込み期間では、右目用シャッターの透過率が高くなり、透過の状態になる。一方、左目用シャッターの透過率は低下し、非透過の状態になる。よって、画素部からの光は右目用シャッターを通るため、画素部に表示されたＲ画像は、使用者の右目に選択的に映る。
【００９８】
次いで、Ｂ書き込み期間が終了した後、Ｒ画像とＬ画像が画素部に混在して表示されるのを防ぐために、画素部の全ての画素において発光素子が消灯する消灯期間を設ける。消灯期間では、左目用シャッター及び右目用シャッターの透過率が低下し、非透過の状態になる。
【００９９】
次いで、Ｌ画像用の画像信号の書き込み期間（Ｌ書き込み期間）が開始されると、画素部では１ラインごとに画像信号の画素への書き込みが行われる。そして、画素に書き込まれたＬ画像用の画像信号に従って、発光素子は点灯し、画素部においてＬ画像の表示（Ｌ表示）が行われる。すなわち、画像信号の画素への書き込みが行われると同時に、画像の表示も行われるため、Ｌ書き込み期間はＬ表示期間の一部であると言える。図５では、Ｌ書き込み期間とＬ表示期間とが一致する場合を例示している。
【０１００】
次いで、再びＢ書き込み期間が開始される。Ｂ書き込み期間が開始されると、画素部では１ラインごとに黒表示用の画像信号の画素への書き込みが行われる。そして、画素に書き込まれた黒表示用の画像信号に従って、発光素子は消灯する。
【０１０１】
そして、上記Ｌ書き込み期間及びＢ書き込み期間では、左目用シャッターの透過率が高くなり、透過の状態になる。一方、右目用シャッターの透過率は低下し、非透過の状態になる。よって、画素部からの光は左目用シャッターを通るため、画素部に表示されたＬ画像は、使用者の左目に選択的に映る。
【０１０２】
次いで、Ｂ書き込み期間が終了した後、Ｒ画像とＬ画像が画素部に混在するように表示されるのを防ぐために、画素部の全ての画素において発光素子が消灯する消灯期間を設ける。消灯期間では、左目用シャッター及び右目用シャッターの透過率が低下し、非透過の状態になる。
【０１０３】
なお、上述したように、表示期間における発光素子の点灯は、画像信号の電位によってその輝度が制御されている。よって、図５では、Ｒ表示期間とＬ表示期間、すなわちＲ書き込み期間とＬ書き込み期間において発光素子が点灯している場合を例に挙げているが、画像信号によっては、一部の発光素子、或いは全ての発光素子が消灯している場合もあり得る。
【０１０４】
上記動作により、使用者は、Ｌ画像とＲ画像により構成される三次元画像を認識することができる。
【０１０５】
対比例の上記表示装置の場合、Ｌ画像とＲ画像の表示を行う期間、すなわち、Ｒ書き込み期間、Ｂ書き込み期間、消灯期間、Ｌ書き込み期間、Ｂ書き込み期間、消灯期間を合わせた期間が、１フレーム期間に相当する。よって、例えば、６０Ｈｚのフレーム周波数で画素部を駆動させたとすると、１フレーム期間は約１６．６ｍｓｅｃとなる。そして、Ｒ書き込み期間とＲ表示期間を合わせた期間、或いは、Ｌ書き込み期間とＬ表示期間を合わせた期間を、サブフレーム期間とすると、上記サブフレーム期間は約８．３ｍｓｅｃとなる。
【０１０６】
そして、対比例の上記表示装置の場合、本発明の一態様に係る表示装置と同様に発光素子を表示素子として用いているため、Ｒ書き込み期間、Ｌ書き込み期間に要する時間は同程度となる。しかし、対比例の上記表示装置の場合、Ｂ書き込み期間が終了してから、次にＬ書き込み期間が開始されるまでの消灯期間において、右目用シャッターと左目用シャッターの透過率を切り換える必要がある。シャッターには、液晶素子などの、電流または電圧の供給による透過率の制御が可能な素子が用いられているため、シャッターの透過率を切り換えるのには時間を要する。よって、対比例の上記表示装置の場合、任意の一画素に着目すると、上記シャッターの切り換えに要する消灯期間と、黒表示用の画像信号の書き込み期間の両期間において、発光素子が消灯になる。そのため、発光素子の点灯期間の１フレーム期間に占める割合、すなわち、表示期間の１フレーム期間に占める割合であるデューティ比が低くなり、本発明の課題の一つである、消費電力を抑えつつ明るい画像の表示を行う表示装置を実現することが難しい。
【０１０７】
一方、本発明の一態様に係る表示装置では、信号源１０９による共通電位の高さの切り換えを行っているので、発光素子１０７を消灯させるのに、黒表示用の画像信号の書き込みを行う必要がない。すなわち、画像信号とは異なる系統の信号を用いて全画素の発光素子を一斉に消灯させることができる。そのため、Ｒ書き込み期間、Ｌ書き込み期間において全ての発光素子１０７を一斉に消灯させることができる。また、上記書き込み期間では、画像信号の書き込みが済んでいる画素１０５と、それ以外の画素１０５とが画素部１０４において混在している。すなわち、共通電位が固定であるならば、画素部１０４においてＬ画像とＲ画像が混在する。しかし、本発明の一態様では、上記書き込み期間において発光素子１０７を消灯させることで、Ｌ画像とＲ画像が混在して画素部１０４に表示されるのを防ぐことができる。
【０１０８】
また、本発明の一態様では、左目用シャッターと右目用シャッターの透過率を、上記書き込み期間において切り換えることができる。従って、クロストークの発生を抑えつつ、表示期間の１フレーム期間に占める割合であるデューティ比を、対比例の表示装置よりも高めることができる。従って、消費電力を抑えつつ、明るい画像の表示を行うことができる表示装置を実現させることができる。
【０１０９】
また、本発明の一態様では、書き込み期間において、Ｌ画像とＲ画像が混在した画像が画素部１０４に表示されないので、左目用の画像が右目に、或いは、右目用の画像が左目に映ってしまうクロストークを防ぐことができる。
【０１１０】
また、上記書き込み期間において、発光素子１０７を消灯することで、画像表示部１０１の消費電力の低減、延いては表示装置１００全体の消費電力の低減を図ることができる。
【０１１１】
（実施の形態２）
図７に、図１に示した画素１０５を複数有する、画素部１０４の具体的な回路図の一例を示す。
【０１１２】
図７に示すように、画素部１０４は、信号線Ｓ１〜信号線Ｓｘ、走査線Ｇ１〜走査線Ｇｙ、電源線Ｖ１〜電源線Ｖｘを有している。そして、画素１０５は、信号線Ｓ１〜信号線Ｓｘのいずれか一つと、走査線Ｇ１〜走査線Ｇｙのいずれか一つと、電源線Ｖ１〜電源線Ｖｘのいずれか一つとを有する。
【０１１３】
そして、各画素１０５において、スイッチング用トランジスタ１０６は、そのゲート電極が走査線Ｇｊ（ｊは１乃至ｙのいずれか一つ）に接続されている。スイッチング用トランジスタ１０６は、その第１端子が、画像信号が与えられている信号線Ｓｉ（ｉは１乃至ｘのいずれか一つ）に接続されており、その第２端子が、駆動用トランジスタ１０８のゲート電極に接続されている。駆動用トランジスタ１０８は、その第１端子が、電源電位の与えられている電源線Ｖｉに接続されており、その第２端子が、発光素子１０７の画素電極に接続される。発光素子１０７の共通電極には、信号源１０９から共通電位が与えられる。
【０１１４】
また、図７では、画素１０５が保持容量１２０を有する場合を例示している。保持容量１２０は、駆動用トランジスタ１０８のゲート電極に接続されており、上記保持容量１２０によって、駆動用トランジスタ１０８のゲート電極の電位が保持される。具体的に、保持容量１２０が有する一対の電極は、一方が駆動用トランジスタ１０８のゲート電極に接続され、他方が固定電位の与えられているノード、例えば電源線Ｖｉなどに、接続されている。
【０１１５】
なお、図７では、スイッチング用トランジスタ１０６、駆動用トランジスタ１０８がｎチャネル型である場合を例示しているが、これらのトランジスタはｎチャネル型とｐチャネル型のどちらでも良い。
【０１１６】
次に、図７に示した画素部１０４の駆動方法について説明する。
【０１１７】
まず、書き込み期間において、走査線Ｇ１〜走査線Ｇｙが順に選択される。例えば走査線Ｇｊが選択されると、走査線Ｇｊにゲート電極が接続されているスイッチング用トランジスタ１０６がオンになる。そして、信号線Ｓ１〜信号線Ｓｘに入力された画像信号の電位が、スイッチング用トランジスタ１０６がオンになることで、駆動用トランジスタ１０８のゲート電極に与えられる。そして、走査線Ｇｊの選択が終了すると、スイッチング用トランジスタ１０６がオフになり、画像信号の電位は駆動用トランジスタ１０８のゲート電極において保持される。
【０１１８】
なお、書き込み期間では、発光素子１０７の共通電極に、信号源１０９から第１の共通電位が与えられている。よって、画像信号の電位の高さに関わらず、発光素子１０７は消灯している。
【０１１９】
次いで、書き込み期間が終了し、表示期間が開始されると、発光素子１０７の共通電極に、信号源１０９から第２の共通電位が与えられる。そして、画像信号の電位に従って駆動用トランジスタ１０８がオンになっている場合、発光素子１０７に電流が供給されることで発光素子１０７が点灯する。発光素子１０７に流れる電流の値は、駆動用トランジスタ１０８のドレイン電流によってほぼ決まる。よって、発光素子１０７は、画像信号の電位に従ってその輝度が定まる。逆に、画像信号の電位に従って、駆動用トランジスタ１０８がオフになっている場合、発光素子１０７への電流の供給は行われず、発光素子１０７は消灯する。
【０１２０】
上記動作により、画像を表示することができる。
【０１２１】
本実施の形態は、上記実施の形態と組み合わせて実施することが可能である。
【０１２２】
（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の表示装置が有する画像表示部の、具体的な構成の一例について説明する。図８に、本実施の形態の画像表示部のブロック図を、一例として示す。なお、図８に示すブロック図では、画像表示部内の回路を機能ごとに分類し、互いに独立したブロックとして示しているが、実際の回路は機能ごとに完全に切り分けることが難しく、一つの回路が複数の機能に係わることもあり得る。
【０１２３】
図８に示す画像表示部は、画素を複数有する画素部５００と、各画素をラインごとに選択する走査線駆動回路５１０と、選択されたラインの画素への画像信号の入力を制御する信号線駆動回路５２０とを有する。
【０１２４】
信号線駆動回路５２０は、シフトレジスタ５２１、第１の記憶回路５２２、第２の記憶回路５２３、ＤＡ変換回路５２４を有している。シフトレジスタ５２１には、クロック信号Ｓ−ＣＬＫ、スタートパルス信号Ｓ−ＳＰが入力される。シフトレジスタ５２１は、これらクロック信号Ｓ−ＣＬＫ及びスタートパルス信号Ｓ−ＳＰに従って、パルスが順次シフトするタイミング信号を生成し、第１の記憶回路５２２に出力する。タイミング信号のパルスの出現する順序は、走査方向切り替え信号に従って切り替えるようにしても良い。
【０１２５】
第１の記憶回路５２２にタイミング信号が入力されると、該タイミング信号のパルスに従って、画像信号が順に第１の記憶回路５２２に書き込まれ、保持される。なお、第１の記憶回路５２２が有する複数の記憶回路に順に画像信号を書き込んでも良いが、第１の記憶回路５２２が有する複数の記憶回路をいくつかのグループに分け、該グループごとに並行して画像信号を入力する、いわゆる分割駆動を行っても良い。
【０１２６】
第１の記憶回路５２２の全ての記憶回路への、画像信号の書き込みが一通り終了するまでの時間を、ライン期間と呼ぶ。実際には、上記ライン期間に水平帰線期間が加えられた期間をライン期間に含むことがある。
【０１２７】
１ライン期間が終了すると、第２の記憶回路５２３に入力されるラッチ信号Ｓ−ＬＳのパルスに従って、第１の記憶回路５２２に保持されている画像信号が、第２の記憶回路５２３に一斉に書き込まれ、保持される。画像信号を第２の記憶回路５２３に送出し終えた第１の記憶回路５２２には、再びシフトレジスタ５２１からのタイミング信号に従って、次の画像信号の書き込みが順次行われる。この２順目の１ライン期間中には、第２の記憶回路５２３に書き込まれ、保持されている画像信号が、ＤＡ変換回路５２４に入力される。
【０１２８】
そしてＤＡ変換回路５２４は、入力されたデジタルの画像信号をアナログの画像信号に変換し、信号線を介して画素部５００内の各画素に入力する。
【０１２９】
なお、信号線駆動回路５２０は、シフトレジスタ５２１の代わりに、パルスが順次シフトする信号を出力することができる別の回路を用いても良い。
【０１３０】
また、図８では、ＤＡ変換回路５２４の後段に画素部５００が直接接続されているが、本発明はこの構成に限定されない。画素部５００の前段に、ＤＡ変換回路５２４から出力された画像信号に信号処理を施す回路を設けることができる。信号処理を施す回路の一例として、例えばバッファ、レベルシフタなどが挙げられる。
【０１３１】
次に、走査線駆動回路５１０の動作について説明する。走査線駆動回路５１０はパルスが順次シフトする選択信号を生成し、該選択信号を複数の走査線に入力することで、画素をラインごとに選択する。選択信号により画素が選択されると、走査線の一つにゲート電極が接続されたスイッチング用トランジスタがオンになり、画素への画像信号の入力が行われる。
【０１３２】
なお、画素部５００、走査線駆動回路５１０、信号線駆動回路５２０は、同じ基板に形成することができるが、いずれかを異なる基板で形成することもできる。
【０１３３】
本実施の形態は、上記実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【０１３４】
（実施の形態４）
本実施の形態では、本発明の表示装置が有する画像表示部の、具体的な構成の一例について説明する。図９に、本実施の形態の画像表示部のブロック図を、一例として示す。なお、図９に示すブロック図では、画像表示部内の回路を機能ごとに分類し、互いに独立したブロックとして示しているが、実際の回路は機能ごとに完全に切り分けることが難しく、一つの回路が複数の機能に係わることもあり得る。
【０１３５】
図９に示す本発明の表示装置は、複数の画素を有する画素部６００と、複数の画素をラインごとに選択する走査線駆動回路６１０と、選択されたライン内の画素への画像信号の入力を制御する信号線駆動回路６２０とを有する。
【０１３６】
信号線駆動回路６２０は、シフトレジスタ６２１と、サンプリング回路６２２と、アナログ信号を記憶することができる記憶回路６２３とを少なくとも有する。シフトレジスタ６２１にクロック信号Ｓ−ＣＬＫと、スタートパルス信号Ｓ−ＳＰが入力される。シフトレジスタ６２１はこれらクロック信号Ｓ−ＣＬＫ及びスタートパルス信号Ｓ−ＳＰに従って、パルスが順次シフトするタイミング信号を生成し、サンプリング回路６２２に入力する。サンプリング回路６２２では、入力されたタイミング信号に従って、信号線駆動回路６２０に入力された１ライン期間分のアナログの画像信号をサンプリングする。そして１ライン期間分の画像信号が全てサンプリングされると、サンプリングされた画像信号はラッチ信号Ｓ−ＬＳに従って一斉に記憶回路６２３に出力され、保持される。記憶回路６２３に保持される画像信号は、信号線を介して画素部６００に入力される。
【０１３７】
なお本実施の形態では、サンプリング回路６２２において１ライン期間分の画像信号を全てサンプリングした後に、一斉に下段の記憶回路６２３にサンプリングされた画像信号を入力する場合を例に挙げて説明するが、本発明はこの構成に限定されない。サンプリング回路６２２において各画素に対応する画像信号をサンプリングしたら、１ライン期間を待たずに、その都度下段の記憶回路６２３にサンプリングされた画像信号を入力しても良い。
【０１３８】
また画像信号のサンプリングは対応する画素毎に順に行っても良いし、１ライン内の画素をいくつかのグループに分け、各グループに対応する画素ごとに並行して行っても良い。
【０１３９】
なお図９では記憶回路６２３の後段に直接画素部６００が接続されているが、本発明はこの構成に限定されない。画素部６００の前段に、記憶回路６２３から出力されたアナログの画像信号に信号処理を施す回路を設けることができる。信号処理を施す回路の一例として、例えば波形を整形することができるバッファなどが挙げられる。
【０１４０】
そして、記憶回路６２３から画素部６００に画像信号が入力されるのと並行して、サンプリング回路６２２は次のライン期間に対応する画像信号を再びサンプリングすることができる。
【０１４１】
次に、走査線駆動回路６１０の動作について説明する。走査線駆動回路６１０はパルスが順次シフトする選択信号を生成し、該選択信号を複数の走査線に入力することで、画素をラインごとに選択する。選択信号により画素が選択されると、走査線の一つにゲート電極が接続されたスイッチング用トランジスタがオンになり、画素への画像信号の入力が行われる。
【０１４２】
なお、画素部６００、走査線駆動回路６１０、信号線駆動回路６２０は、同じ基板に形成することができるが、いずれかを異なる基板で形成することもできる。
【０１４３】
本実施の形態は、上記実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【０１４４】
（実施の形態５）
本実施の形態では、本発明の一態様に係る表示装置の、画素が有するトランジスタと発光素子の断面構造について説明する。本実施の形態では、発光素子を駆動させるためのトランジスタがｎ型の場合における、画素の断面構造について、図１０を用いて説明する。なお図１０では、画素電極が陰極、共通電極が陽極の場合について説明するが、画素電極が陽極、共通電極が陰極であっても良い。
【０１４５】
図１０（Ａ）に、トランジスタ６０３１がｎ型で、発光素子６０３３から発せられる光を画素電極６０３４側から取り出す場合の、画素の断面図を示す。トランジスタ６０３１は絶縁膜６０３７で覆われており、絶縁膜６０３７上には開口部を有する隔壁６０３８が形成されている。隔壁６０３８の開口部において画素電極６０３４が一部露出しており、該開口部において画素電極６０３４、電界発光層６０３５、共通電極６０３６が順に積層されている。
【０１４６】
画素電極６０３４は、光を透過する材料または膜厚で形成し、なおかつ仕事関数の小さい金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などで形成することができる。具体的には、ＬｉやＣｓ等のアルカリ金属、およびＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ等のアルカリ土類金属、これらを含む合金（Ｍｇ：Ａｇ、Ａｌ：Ｌｉ、Ｍｇ：Ｉｎなど）、およびこれらの化合物（フッ化カルシウム、窒化カルシウム）の他、ＹｂやＥｒ等の希土類金属を用いることができる。また電子注入層を設ける場合、アルミニウムなどの他の導電膜を用いることも可能である。そして画素電極６０３４を、光が透過する程度の膜厚（好ましくは、５ｎｍ〜３０ｎｍ程度）で形成する。さらに、光が透過する程度の膜厚を有する上記導電膜の上または下に接するように、透光性酸化物導電材料を用いて透光性を有する導電膜を形成し、画素電極６０３４のシート抵抗を抑えるようにしても良い。なお、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛（ＧＺＯ）などその他の透光性酸化物導電材料を用いた導電膜だけを用いることも可能である。またＩＴＯと酸化珪素とを含むインジウム錫酸化物（以下、ＩＴＳＯとする）や、酸化珪素を含んだ酸化インジウムに、さらに２〜２０％の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したものを用いても良い。また、グラフェンなどを画素電極６０３４に用いていても良い。透光性酸化物導電材料を用いる場合、電界発光層６０３５に電子注入層を設けるのが望ましい。
【０１４７】
また共通電極６０３６は、光を反射もしくは遮蔽する材料及び膜厚で形成し、なおかつ陽極として用いるのに適する材料で形成する。例えば、窒化チタン、窒化ジルコニウム、チタン、タングステン、ニッケル、白金、クロム、銀、アルミニウム等の１つまたは複数からなる単層膜の他、窒化チタンとアルミニウムを主成分とする膜との積層、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との三層構造等を共通電極６０３６に用いることができる。
【０１４８】
電界発光層６０３５は、単数または複数の層で構成されている。複数の層で構成されている場合、これらの層は、キャリア輸送特性の観点から正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層などに分類することができる。電界発光層６０３５が発光層の他に、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層のいずれかを有している場合、画素電極６０３４から、電子注入層、電子輸送層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層の順に積層する。なお各層の境目は必ずしも明確である必要はなく、互いの層を構成している材料が一部混合し、界面が不明瞭になっている場合もある。各層には、有機系の材料、無機系の材料を用いることが可能である。有機系の材料として、高分子系、中分子系、低分子系のいずれの材料も用いることが可能である。なお中分子系の材料とは、構造単位の繰返しの数（重合度）が２から２０程度の低重合体に相当する。正孔注入層と正孔輸送層との区別は必ずしも厳密なものではなく、これらは正孔輸送性（正孔移動度）が特に重要な特性である意味において同じである。便宜上正孔注入層は陽極に接する側の層であり、正孔注入層に接する層を正孔輸送層と呼んで区別する。電子輸送層、電子注入層についても同様であり、陰極に接する層を電子注入層と呼び、電子注入層に接する層を電子輸送層と呼んでいる。発光層は電子輸送層を兼ねる場合もあり、発光性電子輸送層とも呼ばれる。
【０１４９】
図１０（Ａ）に示した画素の場合、発光素子６０３３から発せられる光を、白抜きの矢印で示すように画素電極６０３４側から取り出すことができる。
【０１５０】
次に図１０（Ｂ）に、トランジスタ６０４１がｎ型で、発光素子６０４３から発せられる光を共通電極６０４６側から取り出す場合の、画素の断面図を示す。トランジスタ６０４１は絶縁膜６０４７で覆われており、絶縁膜６０４７上には開口部を有する隔壁６０４８が形成されている。隔壁６０４８の開口部において画素電極６０４４が一部露出しており、該開口部において画素電極６０４４、電界発光層６０４５、共通電極６０４６が順に積層されている。
【０１５１】
画素電極６０４４は、光を反射もしくは遮蔽する材料及び膜厚で形成し、なおかつ仕事関数の小さい金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などで形成することができる。具体的には、ＬｉやＣｓ等のアルカリ金属、およびＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ等のアルカリ土類金属、これらを含む合金（Ｍｇ：Ａｇ、Ａｌ：Ｌｉ、Ｍｇ：Ｉｎなど）、およびこれらの化合物（フッ化カルシウム、窒化カルシウム）の他、ＹｂやＥｒ等の希土類金属を用いることができる。また電子注入層を設ける場合、アルミニウムなどの他の導電膜を用いることも可能である。
【０１５２】
また共通電極６０４６は、光を透過する材料または膜厚で形成し、なおかつ陽極として用いるのに適する材料で形成する。例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛（ＧＺＯ）などその他の透光性酸化物導電材料を共通電極６０４６に用いることが可能である。また、ＩＴＳＯや、酸化珪素を含んだ酸化インジウムに、さらに２〜２０％の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したものを共通電極６０４６に用いても良い。また、グラフェンなどを共通電極６０４６に用いていても良い。また上記透光性酸化物導電材料の他に、例えば窒化チタン、窒化ジルコニウム、チタン、タングステン、ニッケル、白金、クロム、銀、アルミニウム等の１つまたは複数からなる単層膜の他、窒化チタンとアルミニウムを主成分とする膜との積層、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との三層構造等を共通電極６０４６に用いることもできる。ただし透光性酸化物導電材料以外の材料を用いる場合、光が透過する程度の膜厚（好ましくは、５ｎｍ〜３０ｎｍ程度）で共通電極６０４６を形成する。
【０１５３】
電界発光層６０４５は、図１０（Ａ）の電界発光層６０３５と同様に形成することができる。
【０１５４】
図１０（Ｂ）に示した画素の場合、発光素子６０４３から発せられる光を、白抜きの矢印で示すように共通電極６０４６側から取り出すことができる。
【０１５５】
次に図１０（Ｃ）に、トランジスタ６０５１がｎ型で、発光素子６０５３から発せられる光を画素電極６０５４側及び共通電極６０５６側から取り出す場合の、画素の断面図を示す。トランジスタ６０５１は絶縁膜６０５７で覆われており、絶縁膜６０５７上には開口部を有する隔壁６０５８が形成されている。隔壁６０５８の開口部において画素電極６０５４が一部露出しており、該開口部において画素電極６０５４、電界発光層６０５５、共通電極６０５６が順に積層されている。
【０１５６】
画素電極６０５４は、図１０（Ａ）の画素電極６０３４と同様に形成することができる。また共通電極６０５６は、図１０（Ｂ）の共通電極６０４６と同様に形成することができる。電界発光層６０５５は、図１０（Ａ）の電界発光層６０３５と同様に形成することができる。
【０１５７】
図１０（Ｃ）に示した画素の場合、発光素子６０５３から発せられる光を、白抜きの矢印で示すように画素電極６０５４側及び共通電極６０５６側から取り出すことができる。
【０１５８】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが出来る。
【０１５９】
（実施の形態６）
本実施の形態では、酸化物半導体膜を用いたトランジスタの構成について説明する。
【０１６０】
図１１（Ａ）に示すトランジスタ７０１は、チャネルエッチ構造の、ボトムゲート型である。
【０１６１】
トランジスタ７０１は、絶縁表面上に形成されたゲート電極７０２と、ゲート電極７０２上のゲート絶縁膜７０３と、ゲート絶縁膜７０３上においてゲート電極７０２と重なっている酸化物半導体膜７０４と、酸化物半導体膜７０４上に形成された導電膜７０５、導電膜７０６とを有する。さらに、トランジスタ７０１は、酸化物半導体膜７０４、導電膜７０５及び導電膜７０６上に形成された絶縁膜７０７を、その構成要素に含めても良い。
【０１６２】
なお、図１１（Ａ）に示したトランジスタ７０１は、酸化物半導体膜７０４と重なる位置において絶縁膜７０７上に形成されたバックゲート電極を、更に有していても良い。
【０１６３】
図１１（Ｂ）に示すトランジスタ７１１は、チャネル保護構造の、ボトムゲート型である。
【０１６４】
トランジスタ７１１は、絶縁表面上に形成されたゲート電極７１２と、ゲート電極７１２上のゲート絶縁膜７１３と、ゲート絶縁膜７１３上においてゲート電極７１２と重なっている酸化物半導体膜７１４と、酸化物半導体膜７１４上に形成されたチャネル保護膜７１８と、酸化物半導体膜７１４上に形成された導電膜７１５、導電膜７１６とを有する。さらに、トランジスタ７１１は、チャネル保護膜７１８、導電膜７１５及び導電膜７１６上に形成された絶縁膜７１７を、その構成要素に含めても良い。
【０１６５】
なお、図１１（Ｂ）に示したトランジスタ７１１は、酸化物半導体膜７１４と重なる位置において絶縁膜７１７上に形成されたバックゲート電極を、更に有していても良い。
【０１６６】
チャネル保護膜７１８を設けることによって、酸化物半導体膜７１４のチャネル形成領域となる部分に対する、後の工程における、エッチング時のプラズマやエッチング剤による膜減りなどのダメージを防ぐことができる。従ってトランジスタ７１１の信頼性を向上させることができる。
【０１６７】
図１１（Ｃ）に示すトランジスタ７２１は、ボトムコンタクト構造の、ボトムゲート型である。
【０１６８】
トランジスタ７２１は、絶縁表面上に形成されたゲート電極７２２と、ゲート電極７２２上のゲート絶縁膜７２３と、ゲート絶縁膜７２３上の導電膜７２５、導電膜７２６と、ゲート絶縁膜７２３上においてゲート電極７２２と重なっており、なおかつ導電膜７２５、導電膜７２６上に形成された酸化物半導体膜７２４とを有する。さらに、トランジスタ７２１は、導電膜７２５、導電膜７２６、及び酸化物半導体膜７２４上に形成された絶縁膜７２７を、その構成要素に含めても良い。
【０１６９】
なお、図１１（Ｃ）に示したトランジスタ７２１は、酸化物半導体膜７２４と重なる位置において絶縁膜７２７上に形成されたバックゲート電極を、更に有していても良い。
【０１７０】
図１１（Ｄ）に示すトランジスタ７３１は、トップコンタクト構造の、トップゲート型である。
【０１７１】
トランジスタ７３１は、絶縁表面上に形成された酸化物半導体膜７３４と、酸化物半導体膜７３４上に形成された導電膜７３５、導電膜７３６と、酸化物半導体膜７３４、導電膜７３５及び導電膜７３６上に形成されたゲート絶縁膜７３３と、ゲート絶縁膜７３３上において酸化物半導体膜７３４と重なっているゲート電極７３２とを有する。さらに、トランジスタ７３１は、ゲート電極７３２上に形成された絶縁膜７３７を、その構成要素に含めても良い。
【０１７２】
図１１（Ｅ）に示すトランジスタ７４１は、ボトムコンタクト構造の、トップゲート型である。
【０１７３】
トランジスタ７４１は、絶縁表面上に形成された導電膜７４５及び導電膜７４６と、導電膜７４５及び導電膜７４６上に形成された酸化物半導体膜７４４と、酸化物半導体膜７４４、導電膜７４５及び導電膜７４６上に形成されたゲート絶縁膜７４３と、ゲート絶縁膜７４３上において酸化物半導体膜７４４と重なっているゲート電極７４２とを有する。さらに、トランジスタ７４１は、ゲート電極７４２上に形成された絶縁膜７４７を、その構成要素に含めても良い。
【０１７４】
上記図１１（Ａ）乃至図１１（Ｅ）において、導電膜７０５及び導電膜７０６、導電膜７１５及び導電膜７１６、導電膜７２５及び導電膜７２６、導電膜７３５及び導電膜７３６、導電膜７４５及び導電膜７４６となる導電膜は、アルミニウム、クロム、銅、タンタル、チタン、モリブデン、タングステンからから選ばれた元素、又は上述した元素を成分とする合金か、上述した元素を組み合わせた合金膜等が挙げられる。また、アルミニウム、銅などの金属膜の下側もしくは上側にクロム、タンタル、チタン、モリブデン、タングステンなどの高融点金属膜を積層させた構成としても良い。また、アルミニウム又は銅は、耐熱性や腐食性の問題を回避するために、高融点金属材料と組み合わせて用いると良い。高融点金属材料としては、モリブデン、チタン、クロム、タンタル、タングステン、ネオジム、スカンジウム、イットリウム等を用いることができる。
【０１７５】
なお、スパッタ等で成膜された酸化物半導体膜中には、不純物としての水分又は水素（水酸基を含む）が多量に含まれていることがある。水分又は水素はドナー準位を形成しやすいため、酸化物半導体にとっては不純物である。そこで、上記図１１（Ａ）乃至図１１（Ｅ）において、酸化物半導体膜７０４、酸化物半導体膜７１４、酸化物半導体膜７２４、酸化物半導体膜７３４、酸化物半導体膜７４４（以下、単に酸化物半導体膜とする）中の水分又は水素などの不純物を低減（脱水化または脱水素化）するために、酸化物半導体膜に対して、減圧雰囲気下、窒素や希ガスなどの不活性ガス雰囲気下、酸素ガス雰囲気下、又は超乾燥エア（ＣＲＤＳ（キャビティリングダウンレーザー分光法）方式の露点計を用いて測定した場合の水分量が２０ｐｐｍ（露点換算で−５５℃）以下、好ましくは１ｐｐｍ以下、好ましくは１０ｐｐｂ以下の空気）雰囲気下で、加熱処理を施しておくことが望ましい。
【０１７６】
酸化物半導体膜に加熱処理を施すことで、酸化物半導体膜中の水分又は水素を脱離させることができる。具体的には、２５０℃以上７５０℃以下、好ましくは４００℃以上基板の歪み点未満の温度で加熱処理を行えば良い。例えば、５００℃、３分間以上６分間以下程度で行えばよい。加熱処理にＲＴＡ法を用いれば、短時間に脱水化又は脱水素化が行えるため、ガラス基板の歪点を超える温度でも処理することができる。
【０１７７】
なお、加熱処理装置は電気炉の他に、抵抗発熱体などの発熱体からの熱伝導又は熱輻射によって、被処理物を加熱する装置を備えていてもよい。例えば、ＧＲＴＡ（Ｇａｓ  Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌ）装置、ＬＲＴＡ（Ｌａｍｐ  Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌ）装置等のＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌ）装置を用いることができる。ＬＲＴＡ装置は、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、高圧水銀ランプなどのランプから発する光（電磁波）の輻射により、被処理物を加熱する装置である。ＧＲＴＡ装置は、高温のガスを用いて加熱処理を行う装置である。気体には、アルゴンなどの希ガス、又は窒素のような、加熱処理によって被処理物と反応しない不活性気体が用いられる。
【０１７８】
加熱処理においては、窒素、又はヘリウム、ネオン、アルゴン等の希ガスに、水分又は水素などが含まれないことが好ましい。又は、加熱処理装置に導入する窒素、又はヘリウム、ネオン、アルゴン等の希ガスの純度を、６Ｎ（９９．９９９９％）以上、好ましくは７Ｎ（９９．９９９９９％）以上、（即ち不純物濃度を１ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下）とすることが好ましい。
【０１７９】
なお、”酸化物半導体は不純物に対して鈍感であり、膜中にはかなりの金属不純物が含まれていても問題がなく、ナトリウムのようなアルカリ金属が多量に含まれる廉価なソーダ石灰ガラスも使える”と指摘されている（神谷、野村、細野、「アモルファス酸化物半導体の物性とデバイス開発の現状」、固体物理、２００９年９月号、Ｖｏｌ．４４、ｐｐ．６２１−６３３．）。しかし、このような指摘は適切でない。アルカリ金属は酸化物半導体を構成する元素ではないため、不純物である。アルカリ土類金属も、酸化物半導体を構成する元素ではない場合において、不純物となる。特に、アルカリ金属のうちＮａは、酸化物半導体膜に接する絶縁膜が酸化物である場合、当該絶縁膜中に拡散してＮａ＋となる。また、Ｎａは、酸化物半導体膜内において、酸化物半導体を構成する金属と酸素の結合を分断する、或いは、その結合中に割り込む。その結果、例えば、閾値電圧がマイナス方向にシフトすることによるノーマリオン化、移動度の低下等の、トランジスタの特性の劣化が起こり、加えて、特性のばらつきも生じる。この不純物によりもたらされるトランジスタの特性の劣化と、特性のばらつきは、酸化物半導体膜中の水素の濃度が十分に低い場合において顕著に現れる。従って、酸化物半導体膜中の水素の濃度が５×１０１９ｃｍ−３以下、特に５×１０１８ｃｍ−３以下である場合には、上記不純物の濃度を低減することが望ましい。具体的に、二次イオン質量分析法によるＮａ濃度の測定値は、５×１０１６／ｃｍ３以下、好ましくは１×１０１６／ｃｍ３以下、更に好ましくは１×１０１５／ｃｍ３以下とするとよい。同様に、Ｌｉ濃度の測定値は、５×１０１５／ｃｍ３以下、好ましくは１×１０１５／ｃｍ３以下とするとよい。同様に、Ｋ濃度の測定値は、５×１０１５／ｃｍ３以下、好ましくは１×１０１５／ｃｍ３以下とするとよい。
【０１８０】
酸化物半導体膜中の水素の濃度を低減し、高純度化することで、酸化物半導体膜の安定化を図ることができる。また、ガラス転移温度以下の加熱処理で、水素欠陥に起因するキャリア密度が少なく、バンドギャップの広い酸化物半導体膜を形成することができる。このため、大面積基板を用いてトランジスタを作製することができ、量産性を高めることができる。また、当該水素濃度が低減され高純度化された酸化物半導体膜を用いることで、耐圧性が高く、オフ電流の著しく低いトランジスタを作製することができる。上記加熱処理は、酸化物半導体膜の成膜以降であれば、いつでも行うことができる。
【０１８１】
また、酸化物半導体膜７０４に接するゲート絶縁膜７０３、絶縁膜７０７、ゲート絶縁膜７１３、ゲート絶縁膜７２３、絶縁膜７２７、ゲート絶縁膜７３３、ゲート絶縁膜７４３などの絶縁膜には、酸素を含む無機材料（酸化珪素、窒化酸化珪素、酸化窒化珪素、酸化アルミニウム、または酸化窒化アルミニウムなど）を用いることができる。酸素を含む無機材料を上記絶縁膜に用いることで、水分または水素を低減させるための加熱処理により酸化物半導体膜中に酸素欠損が発生していたとしても、酸化物半導体膜に上記絶縁膜から酸素を供給し、ドナーとなる酸素欠損を低減して化学量論組成比を満たす構成とすることが可能である。よって、チャネル形成領域を、ｉ型に近づけることができ、酸素欠損によるトランジスタ７０１、トランジスタ７１１、トランジスタ７２１、トランジスタ７３１、トランジスタ７４１の電気特性のばらつきを軽減し、電気特性の向上を実現することができる。
【０１８２】
また、酸化物半導体膜７０４に接するゲート絶縁膜７０３、絶縁膜７０７、ゲート絶縁膜７１３、ゲート絶縁膜７２３、絶縁膜７２７、ゲート絶縁膜７３３、ゲート絶縁膜７４３などの絶縁膜は、第１３族元素及び酸素を含む絶縁材料を用いるようにしても良い。酸化物半導体には第１３族元素を含むものが多く、第１３族元素を含む絶縁材料は酸化物半導体との相性が良く、これを酸化物半導体膜に接する絶縁膜に用いることで、酸化物半導体膜との界面の状態を良好に保つことができる。
【０１８３】
第１３族元素を含む絶縁材料とは、絶縁材料に一又は複数の第１３族元素を含むことを意味する。第１３族元素を含む絶縁材料としては、例えば、酸化ガリウム、酸化アルミニウム、酸化アルミニウムガリウム、酸化ガリウムアルミニウムなどがある。ここで、酸化アルミニウムガリウムとは、ガリウムの含有量（原子％）よりアルミニウムの含有量（原子％）が多いものを示し、酸化ガリウムアルミニウムとは、ガリウムの含有量（原子％）がアルミニウムの含有量（原子％）以上のものを示す。
【０１８４】
例えば、ガリウムを含有する酸化物半導体膜に接して絶縁膜を形成する場合に、絶縁膜に酸化ガリウムを含む材料を用いることで酸化物半導体膜と絶縁膜の界面特性を良好に保つことができる。例えば、酸化物半導体膜と酸化ガリウムを含む絶縁膜とを接して設けることにより、酸化物半導体膜と絶縁膜の界面における水素のパイルアップを低減することができる。なお、絶縁膜に酸化物半導体の成分元素と同じ族の元素を用いる場合には、同様の効果を得ることが可能である。例えば、酸化アルミニウムを含む材料を用いて絶縁膜を形成することも有効である。なお、酸化アルミニウムは、水を透過させにくいという特性を有しているため、当該材料を用いることは、酸化物半導体膜への水の侵入防止という点においても好ましい。
【０１８５】
本実施の形態は、上記実施の形態と組み合わせて実施することが可能である。
【実施例１】
【０１８６】
本発明の一態様により、クロストークの発生を抑えつつ、低消費電力で、明るい画像の表示を行う三次元画像の表示装置を提供することができる。よって、上記表示装置を用いた電子機器は、低消費電力であり、鮮明な三次元画像の表示を行うことができる。
【０１８７】
具体的に本発明の一態様に係る表示装置は、画像表示装置、ノート型パーソナルコンピュータ、記録媒体を備えた画像再生装置（代表的にはＤＶＤ：Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを有する装置）に用いることができる。その他に、本発明の一態様に係る表示装置を用いることができる電子機器として、携帯電話、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、電子書籍などが挙げられる。これら電子機器の具体例を図１２に示す。
【０１８８】
図１２（Ａ）は画像表示装置であり、画像表示部用筐体５００１、画像表示部に相当する表示部５００２、スピーカー部５００３、遮光部に相当するゴーグル５００４等を含む。ゴーグル５００４は、右目用シャッター５００５と左目用シャッター５００６とを有する。なお、表示部５００２における右目用の画像、或いは左目用の画像の表示に同期するように、右目用シャッター５００５と左目用シャッター５００６の透過率を制御する制御部は、ゴーグル５００４に設けられていても良いし、画像表示部用筐体５００１内に設けられていても良い。画像表示装置に本発明の一態様に係る表示装置を用いることで、低消費電力であり、鮮明な三次元画像の表示を行うことができる画像表示装置を提供することができる。
【０１８９】
画像表示装置には、パーソナルコンピュータ用、ＴＶ放送受信用、広告表示用などの全ての情報表示用画像表示装置が含まれる。
【０１９０】
図１２（Ｂ）はノート型パーソナルコンピュータであり、画像表示部用筐体５２０１、画像表示部に相当する表示部５２０２、キーボード５２０３、ポインティングデバイス５２０４、遮光部に相当するゴーグル５２０６等を含む。ゴーグル５２０６は、右目用シャッター５２０７と左目用シャッター５２０８とを有する。なお、表示部５２０２における右目用の画像、或いは左目用の画像の表示に同期するように、右目用シャッター５２０７と左目用シャッター５２０８の透過率を制御する制御部は、ゴーグル５２０６に設けられていても良いし、画像表示部用筐体５２０１内に設けられていても良い。ノート型パーソナルコンピュータに本発明の一態様に係る表示装置を用いることで、低消費電力であり、鮮明な三次元画像の表示を行うことができるノート型パーソナルコンピュータを提供することができる。
【０１９１】
図１２（Ｃ）は記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置（具体的にはＤＶＤ再生装置）であり、画像表示部用筐体５４０１、画像表示部に相当する表示部５４０２、記録媒体（ＤＶＤ等）読み込み部５４０３、操作キー５４０４、スピーカー部５４０５、遮光部に相当するゴーグル５４０７等を含む。ゴーグル５４０７は、右目用シャッター５４０８と左目用シャッター５４０９とを有する。記録媒体を備えた画像再生装置には家庭用ゲーム機器なども含まれる。なお、表示部５４０２における右目用の画像、或いは左目用の画像の表示に同期するように、右目用シャッター５４０８と左目用シャッター５４０９の透過率を制御する制御部は、ゴーグル５４０７に設けられていても良いし、画像表示部用筐体５４０１内に設けられていても良い。画像再生装置に本発明の一態様に係る表示装置を用いることで、低消費電力であり、鮮明な三次元画像の表示を行うことができる画像再生装置を提供することができる。
【０１９２】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に用いることが可能である。
【０１９３】
本実施例は、上記実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【０１９４】
１００    表示装置
１０１    画像表示部
１０２    遮光部
１０３    制御部
１０４    画素部
１０５    画素
１０６    スイッチング用トランジスタ
１０７    発光素子
１０８    駆動用トランジスタ
１０９    信号源
１１０    左目用シャッター
１１１    右目用シャッター
１１２    左目
１１３    右目
１２０    保持容量
５００    画素部
５１０    走査線駆動回路
５２０    信号線駆動回路
５２１    シフトレジスタ
５２２    第１の記憶回路
５２３    第２の記憶回路
５２４    ＤＡ変換回路
６００    画素部
６１０    走査線駆動回路
６２０    信号線駆動回路
６２１    シフトレジスタ
６２２    サンプリング回路
６２３    記憶回路
７０１    トランジスタ
７０２    ゲート電極
７０３    ゲート絶縁膜
７０４    酸化物半導体膜
７０５    導電膜
７０６    導電膜
７０７    絶縁膜
７１１    トランジスタ
７１２    ゲート電極
７１３    ゲート絶縁膜
７１４    酸化物半導体膜
７１５    導電膜
７１６    導電膜
７１７    絶縁膜
７１８    チャネル保護膜
７２１    トランジスタ
７２２    ゲート電極
７２３    ゲート絶縁膜
７２４    酸化物半導体膜
７２５    導電膜
７２６    導電膜
７２７    絶縁膜
７３１    トランジスタ
７３２    ゲート電極
７３３    ゲート絶縁膜
７３４    酸化物半導体膜
７３５    導電膜
７３６    導電膜
７３７    絶縁膜
７４１    トランジスタ
７４２    ゲート電極
７４３    ゲート絶縁膜
７４４    酸化物半導体膜
７４５    導電膜
７４６    導電膜
７４７    絶縁膜
５００１    画像表示部用筐体
５００２    表示部
５００３    スピーカー部
５００４    ゴーグル
５００５    右目用シャッター
５００６    左目用シャッター
５２０１    画像表示部用筐体
５２０２    表示部
５２０３    キーボード
５２０４    ポインティングデバイス
５２０６    ゴーグル
５２０７    右目用シャッター
５２０８    左目用シャッター
５４０１    画像表示部用筐体
５４０２    表示部
５４０３    読み込み部
５４０４    操作キー
５４０５    スピーカー部
５４０７    ゴーグル
５４０８    右目用シャッター
５４０９    左目用シャッター
６０３１    トランジスタ
６０３３    発光素子
６０３４    画素電極
６０３５    電界発光層
６０３６    共通電極
６０３７    絶縁膜
６０３８    隔壁
６０４１    トランジスタ
６０４３    発光素子
６０４４    画素電極
６０４５    電界発光層
６０４６    共通電極
６０４７    絶縁膜
６０４８    隔壁
６０５１    トランジスタ
６０５３    発光素子
６０５４    画素電極
６０５５    電界発光層
６０５６    共通電極
６０５７    絶縁膜
６０５８    隔壁
【図１】
0005832205.tif 000002
【図２】
0005832205.tif 000003
【図３】
0005832205.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005832205.tif 000008
【図８】
0005832205.tif 000009
【図９】
0005832205.tif 000010
【図１０】
0005832205.tif 000011
【図１１】
0005832205.tif 000012
【図１２】
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